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昆虫趋光性是自然界最普遍的生物学现象之一。研究昆虫对光信号响应的行为和生理机制,不仅具有重要的科学意义,也有助于提高有害昆虫的治理技术。铜绿丽金龟(Anomala corpulenta Motschulsky)是我国农田最重要的地下害虫之一,近年来以紫外光诱捕器为主的杀虫灯防治成为该类害虫治理的重要技术手段。此外,该类昆虫具有反射左旋圆形偏振光的特性引起了生物学家的极大兴趣。但目前各类型杀虫灯对昆虫种类诱捕的广谱性,对农田生物多样性的保护存在明显的不利因素。为进一步阐明昆虫的趋光性和光信号在昆虫视觉中的作用机理和改进害虫灯光防治技术的应用,本文通过对铜绿丽金龟的复眼视觉结构特征与光感受机制,颜色视觉、光强度视觉和偏振光视觉的电生理行为反应,以及偏振光信号的生物学意义的研究,得出如下主要结论:1.明确了铜绿丽金龟复眼特征和光调节机制:电镜和光学显微镜观察表明,铜绿丽金龟复眼角膜厚度超过50μm,远厚于大部分昆虫的<10μm的厚度,适合于土壤中的活动需要。铜绿丽金龟复眼为“透明带clear-zone”明显的重叠像眼,其小眼存在晶锥开闭、次级虹膜色素颗粒纵向扩散和基膜色素颗粒移动的光调控机制—晶锥呈4分裂或2分裂状态,明适应时,晶锥分裂线闭合,局部基膜色素颗粒自近心端向远心端移动,这样阻止白天强光的接收;暗适应时,分裂线开裂,局部基膜色素颗粒分布在近心端,便于接受微弱的光线。2.通过视网膜电位测试发现,铜绿丽金龟复眼的敏感光区位于紫外区(400nm)、绿光区(498-562nm)、蓝光区(460nm)。昼夜节律能够影响光谱敏感反应,夜间的光谱敏感性显著大于昼间,性别对其影响不显著。铜绿丽金龟有较强的光强度适应调节机制。在一定光强度范围内,ERG反应值随光强增加而增加。铜绿丽金龟对左旋和右旋圆偏振光以及水平和垂直线偏振光的ERG反应与非偏振光之间无显著差异。3.在340-610nm单色光刺激下,铜绿丽金龟均能产生趋光行为反应。其雌雄虫的趋光敏感光区位于紫外光区(405nm)、蓝光区(460nm)、绿光区(505nm、570nm)。性别对趋光行为有一定的影响,但是仅存在于峰的大小,而对峰的位置没有影响。铜绿丽金龟在左旋和右旋圆偏振光、水平和垂直线偏振光的同样光强度刺激下,均能产生趋光行为反应。但对圆偏振光和线偏振光趋光反应率与明显低于非偏振光,田间诱集试验显示非偏振光对铜绿丽金龟的诱集效果显著大于圆偏振光和线偏振光,这些结果表明铜绿丽金龟能够识别偏振光与非偏振光。4.视觉缺失显著影响铜绿丽金龟交配行为。在铜绿丽金龟体壁失去反射偏振光能力时,铜绿丽金龟的交配率显著下降。铜绿丽金龟外骨骼反射的左旋圆偏振光与体色共同作用是其觅偶的重要信号。本研究表明铜绿丽金龟在对不同波段光的感受性和趋光性与大多数陆生昆虫没有明显的差别,通过光的波段设计特定昆虫的专性诱捕器存在巨大的困难,建议当前杀虫灯的使用应在大面积单一的作物上特定害虫猖獗发生期定时使用。铜绿丽金龟具有偏振光视觉,本研究首次表明此类昆虫体壁反射的左旋圆形偏振光的生物学意义之一在于它是作为种内信息交流的信号,该研究结果有助于对昆虫视觉生态学学科的认识和发展。